广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文 第一章 AIS的产生背景及其功能
1．1 AIS产生的背景
航行中的船舶之间的信息交换是非常有限的，手段也非常单一，主要是利用VHF进行通信，
但是由于语言的障碍，是的船舶双方不能进行很好的沟通，也就无法了解双方的操船信息与意图，使船舶碰撞的可能性大大增加，在某些限制水域和VTS作用区，是通过无线电询问或船舶主动向控制中心报告而获得船舶信息的，此信息再由人工的方式输入VTS系统从而实现对船舶的跟踪管理，但是对于船舶航行密度较大的地区来讲，不仅劳动强度增大，而且操作上容易出现差错，再加上雷达盲区，容易失去目标，针对上述情况，至上个世纪九十年代，IMO就着手研究AIS系统。
1.2 AIS的发展过程
尽管早在十年前有关航运部门提出了对AIS的迫切要求，但是没有先进技术的支持，要满
足AIS的要求也是不可能的，而AIS系统的三大技术支柱就是：高精度的定位手段；自控时分多址接续技术（SOTDMA）和电子海图技术，同时一个全球范围内统一的船舶编码（MMSI）也是必不可少的；就是年代末，信息技术与通讯技术的发展和完善，使AIS得到迅速的发展。AIS作为一个强制安装的项目，将于2002年7月1日开始实施，到2008年全面实施。
1.3 AIS发展的前景
从AIS的基本功能和技术特点看，该系统为船舶航行安全和航行管理提供了一种新型有效
的手段。据国外有关部门在1999年作的统计和预测，AIS的发展虽比ECDIS（电子海图显示与信息系统）起步晚了十年左右，但它的发展数度已大大超过ECDIS，今后若干年将保持这种发展趋势，从IMO的方面看，AIS的强制配备要求将先于ECDIS,新的SOLAS拱月修正案已经在2000年底被正式通过，这就意味着2002年的7月1日将进入配备AIS设备的实施阶段。74SOLAS公约的88年修正案对公约的第四章（无线电通信）作为重大修正，提出了航运界人所皆知的GMDSS计划，GMDSS计划的实施带给航运界和个管理部门的影响是巨大的。将要实施的AIS系统，设备的规模和费用上虽比不上GMDSS，但其对船舶航行安全和航行安全管理的作用却是十分重要的，发展的规模和前景是非常广阔的。
1.4 AIS的概念和意义
全球无线电应答器系统，也称自动识别系统（AIS），是近年来几个国际组织，特别是国际
海事组织（IMO）、国际航标协会（IALA）、国际电信联盟（ITI-R）共同的研究成果。AIS的目
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广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文 的是使所有船舶都安装无线电应答器系统，使本船可以被其它装有无线电应答器的船舶“看得见”。船舶之间“看得见”，意味着不需要人为介入便能够连续交换重要的航行数据，包括当前航行状态和动态。信息中最重要的数据包括船籍、船位、航线、航向、航速、转向速度。只有当这些信息可自动、连续传送给“所有”相关船舶时，AIS才可称为无线电自动识别系统。 由于AIS使用海上移动VHF波段交换数据，所以AIS设备的成本相对于雷达设备要低，然而它的“可视”范围却几乎等于雷达。由于这种特性，AIS将为船舶提供一种有效的避碰措施，并极大地增强雷达功能。而且，由于安装AIS的船舶的航行信息都是在“空中”传播，因此当地VTS站也可以收到。为处理AIS信息，VTS只需配有AIS基站，操作员无需逐个查询船舶，利用AIS就可以获得所有装有AIS船舶的完整的交通动态信息。由于AIS完全独立于雷达，也就是说，基于AIS的VTS无需安装雷达，因此，AIS技术对VTS操作的长期作用，其效果不可估量。
最后，如果将定期航行和固定航线的船舶的相关信息经常或者按需加在传送信息中，AIS将成为一种船舶报告系统。这些附加的信息包括船舶呼号、船名、货种、始发港和目的港以及实际吃水，等等。
上述三个应用领域组成了AIS的整体思想，也是IMO对它的定义的依据： ——AIS是一种船上改善避碰效果的方法
——AIS是一种不用雷达及可使VTMS获得交通状态的方法 ——AIS是一种制定船舶报告计划的方法
1.5 新规范的AIS技术特点
（1） 系统工作特点：
——在所有区域内自主和连续工作
——有还是管理部门的交管监视中心指配工作信道和模式，以便主管部门控制数据传输的间隔和时隙
——数据的传输响应来自于船舶或主管部门的问询，有轮询和受控两种模式
（2） 系统传输的静态信息：IMO编码（如有）、呼号和船名、船的长度和宽度、船的类型、定
位天线在船上的位置。
（3） 系统传输的动态信息：船位、国际协调时、对地航向、对地航速、航迹向、航行状态、
转向率、横倾角（选用项）、纵倾和横摆（选用项）。
（4） 系统传输的航行相关信息：船舶吃水、危险货物类型、目的港和预计到达时间、航行计
划（选用项）、简明的安全信息。
（5） 技术特点：AIS采用OIS（Open Systems Interconnection）工作模型，无线传输的宽带
为25kHz或12.5kHz（见ITU-RM.1084），调制采用GMSK方案，数据编码为NRZI方式，数据传输的比特率为9 600b/s。
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广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文 （6） AIS的功能特性：
与DSC兼容
——允许访问GMDSS A1海区的海岸站台
——允许提供简单的GMDSS A1海区的雷达目标确认
——提供了一种AIS信道管理的方法于12.5kHz窄带信道兼容 ——提供了一种引入新的AIS信道的方法 ——符合窄频带前向纠错的发射需要
——与当前的25kHz宽带系统相兼容与双工信道兼容 ——协助双工的海岸基站的信号转发
——可提供一个半径为100 n mile 的广域覆盖
——在广域覆盖的区域，允许船载的自组织的无错的AIS无线应答器发射信号 ——协助访问岸站的服务中心与数据库 ——NOAA PORTS 数据（潮汐，洋流，天气等） ——国家气象服务中心（图像和为本信息）
——港口管理服务中心（引水机构，港口代理，港务局，海上运输的中转机构，等等）
1.6 AIS在海事管理中的应用及其前景
AIS 的基本功能是为了实现船舶的自动识别，减少和避免船舶间的碰撞。目前这一功能发
挥的比较好。此外，AIS还有一些其他功能以正在发挥作用，特别是在海事监管和搜寻救助中发挥的作用比较明显。
（1） 提高海上搜寻与救助能力
渤海海峡和琼州海峡提前安装AIS的一个重要原因是提高这些水域的海上搜寻和救助能力。AIS的安装，增强了船舶安全航行的技术条件，改善了重点水域安全航行的环境，提高了海事部门对船舶遇险救助的指挥和决策能力。当船舶遇险时，海上搜救中心可以通过岸基AIS很快找到离遇险地点最近的船舶前往救助，从而大大提高了搜救工作效率。烟台海事局在2005年2月对“FLU19”轮和“GU”轮的救助过程中，AIS发挥了其独有的作用。
（2） 提高交通管制效率
为实现对船舶自动识别，减少VTS人员与船舶驾驶员在VHF上的通话时间，目前个海事局正在将AIS整合进VTS系统，弥补了单纯依靠雷达系统进行人工识别的不足，使VTS人员在任何时候都能全面掌握区域内船舶交通状况，提高了交通管制的工作效率。
（3） AIS的“黑匣子”功能
据南方网讯报道“上海海事局2004年8月27日对违反规定向辖区内海域排污的两艘外轮送达了行政处罚通知书，罚款13万元。在最新应用的AIS记录的确凿证据面前，两外轮船长心服口服地接受了处罚”。原来，检察人员在对船舶进行检查时，发现该两外轮有违章排污嫌疑，
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广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文 立即通过船舶报告中心调取了新使用的船舶识别系统的数据。在确凿证据面前，船方不得不承认在中国海域违章排污的事实。在事故调查中，船舶报告中心存储了船舶标识和船舶航迹，AIS在其中实现了类似“黑匣子”功能。
（4） 发布海上安全信息和识别助航设备
海事部门可以实时通过AIS系统的无线数据链路传输发布最新的航行警告、潮汐和气象等信息，提高了船舶的安全系数。此外将AIS安装在水上浮标等各种助航设备上，有利于船舶驾驶人员识别，也有利于航标管理部门和海事部门监控它们的状态。当由于恶劣天气或其他原因使浮标移位时，可以通过设定的监控报警装置及时发现，及时采取措施，从而减少事故的发生。
（5） 监控船舶排污活动
根据规定，化学品船的洗舱水要排入岸上接收设施或者海中。但排于海中要满足一定条件，例如，对于C类物质，根据MARPOL73/78附则二的规定必须满足水深不少于25 m ，距“最近陆地”不少于12 n mile ,且船舶的航行速度至少为7 kn 等条件。以前，由于技术原因，海事部门很难对船舶排放洗舱水进行监控。装了AIS设备之后，可以对船舶整个航程进行监控，核对船舶是否满足了排放条件。这样，可以杜绝一些违章排放洗舱水的行为。
（6） AIS具有全球联网实施动态船舶监控的潜能
AIS 采用开放系统互联的工作模式（OSI），使该系统具有很大的兼容性，而它的网络应用特性为实现实时的和动态的海事管理提供技术平台。目前，各国正在探讨AIS的组网和联网问题，将来会建成无缝覆盖世界各沿岸海域的岸基网。届时，世界各国海事部门将联手对航行在世界各沿岸水域的船舶进行实时监控，从而解决目前存在的诸多问题。例如，一些海事局经常收到一些要求协查被海盗劫持船舶的通报。海盗劫持船舶后，将船舶图成别的颜色并换上事先准备好的另一套船舶证书继续营运。通常要在世界范围内查到这样的船舶犹如大海捞针。岸基网建立之后，可以对船舶进行适时、全过程监控，当船舶被海盗劫持后，就很容易发现和追踪船舶。但海盗劫持船舶后，AIS可能被关闭，使岸基管理部门找不到目标。此时，可以在整个岸基网中加上报警功能，当被监控目标突然丢失后，能发出报警，岸基管理部门可以立即与船舶联系，如果联系不上，就可以调集海岸警备队的船只前去巡查并提醒周围船舶的注意。这样，可以利用岸基AIS网的实时监控功能及早发现劫船行为，及时采取措施。
毋庸置疑，如果AIS 的设想得到实现，必将极大地促进船舶交通管理的安全和效率，并使VTS操作更加经济、更加有效。
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